The spinel Ihelzolite of ultramafic xenoliths are found in the alkali basalt from eastern part of the Cheju island, Korea. The xenolith is are mainly composed of olivine, orthopyroxene, clinopyroxene and spinel. Based on the chemical compositions of the constituent minerals, the ultramafic xenolith belong to upper mantle peridotite. Each minerals have a protogranular texture. Olivine with kink band texture partly shows undulatory extinction. Some clinopyroxenes have spongy textured rims. Brown spinels occur in the interstices between olivine and pyroxene grains. Olivine is mostly forsterite $(Fo_{89-90})$. Orthopyroxene is enstatite $(Wo_{1.3}En_{88.4}Fs_{10.3})$ with 3.87~5.25 wt% $Al_{2}O_{3}$. Clinopyroxene is diopside $(Wo_{48.0}En_{46.2}Fs_{5.8})$ with 6.75~5.03 wt% $Al_{2}O_{3}$. Spinel has the Mg value of 75.9 and its Cr-number is 10.2. According to the PoT estimations for the mantle xenoliths, equilibrium temperatures of the xenoliths range from 1023 to $1038^{\circ}C$ and pressure is 18 kbar. Spinellhelzolite from this area, which is characterized by lower Cr-number (10.2) and homogeneous chemical compositions, supports that these ultramafic xenoliths are derived from the upper mantle.
There are three scoria cones and their eruptive materials in Sarabong-Byeoldobong-Hwabukbong area Cheju Island. And they made complicated volcanic stratigraphy. In Byeoldobong tuff, basalt and granite xenoliths are present. It is presumed that the granite is a kind of basement of Cheju island. And Biseokgeori hawaiite has many kaersutite phenocrysts. Therefore, this area is very important for the study about history of volcanic activity of Cheju island. The lowest beds are Shinheung basalt and Byeoldobong tuff. Byeoldobong tuff has xenoliths of granite and phenocrystalline basalt. After the formation of these rocks, the Hwabukbong volcanism commenced. First of all this volcanism formed Biseokgeori hawaiite that has lots of kaersutite, a member of amphibole group, characteristically. Over this rock, Hwabukbong scoria cone was formed. The next Sarabong volcanism effused Keonipdong hawaiite that has lots of plagioclase and olivine phenocrysts and then Sarabong scoria cone was made up. Basalt xenolith in Byeoldobong tuff is different from Shinheungri basalt with regard to petrography, therefore this offers suggestion about existence of another basalt between basement and Shinheungri basalt. Granite xenolith derived from the basement of this area has features of the Jurassic granite in the Korea Peninsula, for example a lot of myrmekitic texture, microcline, and absolute age (172.4 Ma) by K-Ar method.
Park, Seong-Hee;Kwon, Sung-Tack;Hee Sagong;Cheong, Chang-Sik
Proceedings of the Mineralogical Society of Korea Conference
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2001.06a
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pp.75-75
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2001
We report Sr, Nd and Pb isotope data of clinopyroxene separates from ultramafic xenoliths and their host basaltic rocks in Jeju Island, Baekryeong Island, Boeun and Ganseong, Korea. The isotopic data of the xenoliths and host basalts are distinctly different from those of Korean basement rocks. Except for two xenoliths from Ganseong, all samples in this study have isotopic ratios within the combined range of MORB-OIB data. All basaltic rocks have Nd-Sr-Pb isotope compositions different from those of xenoliths, indicating that the host basaltic magma did not derive from the lithospheric mantle where the xenoliths originated. The range of isotopic composition of xenoliths is much greater than that observed in host basalts, which reflects small-scale heterogeneity of the lithospheric mantle. The greater isotopic heterogeneity of the lithospheric mantle probably reflects its long-term stability. The spinel peridotite xenolith data of Jeju Island, Baekryeong Island and Boeun display mixing hyperbolas between DMM and EM II end members. Since Jeju basalts have EM II-like isotopic signature, the mixing relationship shown by the isotopic data of the Jeju xenoliths can be interpreted as the result of infiltration of metasomatic fluid or melt derived from basaltic magma into DMM-like lithospheric mantle. In contrast to other xenolith sites, the Ganseong xenoliths are dominantly clinopyroxene megacryst and pyroxenite. Clinopyroxene megacrysts have different isotopic ratios from their host basalt, reflecting its exotic origin. Two Ganseong xenoliths (wherlite and clinopyroxenite) have much enriched Sr and Nd isotopic ratios and Nd model ages of 2.5-2.9 Ga, and plot in an array away from the MORB-OIB field. The mantle xenoliths from Korean Peninsula have similar $\^$87/Sr/$\^$86/Sr,$\^$143/Nd/$\^$144/Nd and $\^$207/Pb/$\^$204/Pb ratios to, but higher $\^$208/Pb/$\^$204/Pb ratios than, those from eastern China, indicating that Korean xenoliths are derived from the lithospheric mantle with higher Th/U ratio compared with Chinese ones. The isotopic data of xenolith-bearing basalts of Baekryeong Island and Ganseong, along with Ulreung and Dok Islands, show a mixing trend betlveen DMM and EM I in Sr-Nd-Pb isotopic correlation diagrams, which is also observed in tile northeastern Chinese basalts. However, the Jeju volcanic rocks show an EM II signature that is observed in southeastern Chinese basalts. The isotopic variations in volcanic rocks from the northern and southern portions of the East Asia reflect a large-scale isotopic heterogeneity in their source mantle.
For the determination of metamorphic age of the metamorphic rocks distributed in the Ji-san area of Youngnam massif, Sm and Nd isotopic compositions were analyzed for the whole rock and garnet separates. As the result, we obtained 1799 + 11 Ma from the porphyroblastic gneiss, 1776 +30 Ma from the metapelite, 1714+35 Ma from the mafic granulite xenolith within the porphyroblastic gneiss, and 1776+30 Ma from the metapelite occurred as a xenolith within the quartzofeldspathic gneiss. There have been reports of geologic ages similar to such metamorphic ages of Jirisan area from the other portion of the Youngnam massif, which reveals that very intense metamorphism took place over the vast area of Youngnam massif during the period of 1.7-1.8 Ga ago. The granulite facies metomorphism of the Gyeonggi massif also shows the age similar to this period. Such resemblance in their metamorphic ages suggests that these massifs experienced similar tectonothermal events occurred at about the same Precambrian periods, which implies the possibility that the extension of the collision belt between the north and south China blocks does not extend through some places between the Youngnam and Gyeonggi massifs. On the other hand a quarzofeldspathic xenolith of porphyroblastic gneiss show 1928 +42 Ma which is older than above age of the metamorphism and is identical with the zircon U-Pb age of porphyroblastic gneiss indicating the formation age of the protolith of the porphyroblastic gneiss.
Kil, Youngwoo;Hong, Sei Sun;Lee, Choon Oh;Ahn, Ung San
Korean Journal of Mineralogy and Petrology
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v.35
no.3
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pp.173-182
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2022
Dongsuak crater, located in the mid-mountainous region of Jeju Island, is located at an altitude of about 700 m, and the newly discovered Dongsuak spinel peridotites was enclosed in Dongsuak alkaline basalt. The Dongsuak spinel peridotites are composed of olivine, orthopyroxene, clinopyroxene, and spinel with porphyroclastic texture under the an equilibrium state. The variations of mineral major and trace compositions indicates that the Dongsuak spinel peridotites originate at depth from 66 to 88 km under an equilibrium temperature of about 960℃~1068℃. The Dongsuak spinel peridotites have been undergone about 1~3% fractional melting. The LREE-enriched characteristics indicate that the Dongsuak spinel peridotites have been undergone cryptic metasomatism by silicate melt without new minerals.
Songaksan, formed about 3800 year ago, is one of the tuff rings in the Jeju Island. Mantle xenoliths, spinel peridotites, are enclosed in the Songaksan Trachybasalt. The spinel peridotites are less than 2 cm in size and are composed of olivine, orthopyroxene, clinopyroxene, and spinel. The uniform compositions of the minerals from core to rim indicate that equilibrium was reached in the spinel peridotites before these were enclosed in the host magma. The spinel peridotites originated at depths between 55 and 60 km with equilibrium temperatures ranging from 915 to 968℃. The spinel peridotites from Songaksan reveal porphyroclastic texture with a lot of neoblast minerals. Olivines display strong kink banding, indicating that the upper mantle of Songaksan has been deformed. The spinel peridotites from Songaksan have undergone about 5~7% fractional melting, and cryptic metasomatism by an silicate melt. The period of entrainment and transport of the spinel peridotites in the host magma is about 15 days.
The rare earth elements (REE) and Nd, Sr and noble gas isotopic compositions eHer'He, 4$^{\circ}$Arp6Ar) for the Quaternary alkali basaltic rocks and mantle xenoliths in the basaltic rocks from the Baegryongdo were investigated to decipher the origin of alkali basaltic magma and xenolith beneath the Sino-Korean craton. Analytical results are summarized as follows; (1) The alkali volcanic rocks with voluminous xenoliths which are represented by the Mg-olivine and clinopyroxene dominant spinel-lherzolite in the Baegryongdo consist mainly of the basalt-mugearite and basaltic andesite. (2) The REE pattern of alkali basaltic rocks characterized by high HREE is similar to that of oceanic island basalt (OlB). Relatively concordant REE patterns of the basaltic rocks suggest that the alkali basaltic magma be formed by the identical source materials. (3) The Nd-Sr isotopic data of the alkali basaltic rocks suggest that the alkali basaltic magma be originated from the depleted mantle source with a little contamination of the continental crustal materials. (4) The $^3$He/ $^4$He ratios in olivines of xenoliths ranging from 5.0${\pm}$1.lRa to 6.7${\pm}$1.3Ra are lower than that of MORB (ca. 8.0Ra). It suggest that the xenolith be derived from the subcontinental lithospheric mantle. However, the high $^3$Her'He value of 16.8${\pm}$3.IRa at 1800$^{\circ}$C fraction (sample no OL-7) might be resulted from the post-eruptive cosmogenic $^3$He. The 4OAr/ 36 Ar ratios in olivines of mantle xenoliths are comparable to that of atmospheric argon, and are much lower than that of the MORB type mantle. These facts can lead to conclusion that the olivine of the xenolith in the Baegryongdo is affected by the post-eruptive atmospheric contamination during the slow degassing process.
In the Obongri-Goseong area of Gangwondo, South Korea, there are six densely distributed volcanic edifices i.e., Duibaejae, Oeumsan, Galmibong, 249 m height, 166 m height, and 102 m height, and two other volcanic edifices including Goseongsan and Unbongsan volcanic edifice that are separately located from a distance. A previously undiscovered 249m volcanic edifice in Obongri was found in this investigation, and the six volcanic edifices distributed in Obongri will be referred to as the Obongri volcanic edifice group. Volcanic edifices in this area were interpreted by other researchers as being volcanic plug, plug dome, and cylindrical volcanic pipe type edifices. The aim of this study is to investigate the aspect of volcanic activity in the Obongri-Goseong area and the formation of volcanic edifices by examining of the shape of volcanic edifices, stratigraphy, and characterization of volcanic products. All the volcanic edifices in the area are composed of basaltic rocks on the Mesozoic granite basement, and the prevalence of the dome shape increased towards the upper part of the mountain. Three volcanic edifices (Duibaejae, 166 m height, 102 m height) include intercalated pyroclastic deposits between the basaltic rocks and the basement. The pyroclastic deposit in the Duibaejae volcanic edifice is composed of quartz, feldspar, granite fragments originated from the basement, and scoria fragments originated from the volcanic eruption. In addition to angular olivine, plagioclase, and pyroxene xenocrysts, all the basaltic rocks contained mantle xenolith, gabbroic xenolith originated from the lower crust, and granitic xenolith originated from the basement. This fact indicates that magma rapidly rose to the surface and that the volcanic activity was explosive. It is also interpreted that, as the basaltic magma became highly viscous due to the large amount of xenocrysts, the erupted magma formed a dome structure on the surface. The original dome structure was then severely eroded out leaving a plug dome formation on the basement.
Duibaejae basalts from Goseong, Gangwon-do, are divided into the lower basalt and the upper basalt depending on the properties, such as occurrence, mineral compositions, and major and trace compositions of the basalts. The lower basalts have characteristics of agglomerate rocks as well as contain, crustal and mantle xenoliths, and olivine, pyroxene, and plagioclase xenocrysts. The upper basalts with columnar joints contain relatively more mantle xenolith and olivine xenocryst than the lower basalts. The major and trace element compositions suggest that the composition of the upper basalts is close to primary magma composition. Enrichment and depletion patterns of the trace and the rare-earth elements of the lower basalts are similar to those of the upper basalts, whereas the lower basalts are more LREE enriched than the upper basalts. The source magmas of the lower and upper basalts from Duibaejae volcanic edifice were generated from about 0.8-1.2% and 3.7-4.0% batch melting of garnet peridotite, respectively. The abundance of granite xenolith, and plagioclase and quartz xenocrysts with reaction rim indicates that the lower basalts, compared with upper basalts, might have been assimilated with the crustal materials during ascending to surface.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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